지난 5월 이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대차 수석부회장이 차세대 배터리로 주목받는 ‘전고체 배터리’ 기술을 주제임이 밝혀지며 큰 이슈를 불러왔습니다.

 

전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 간 이온을 전달하는 전해질을 액체 대신 고체 물질을 사용하는 배터리입니다. 

삼성, 엘지가 전기자동차부터 에너지저장장치(ESS)의 미래 산업을 이끌 핵심인 배터리 개발에 협업을 한다는 사실 때문에 이슈를 일으켰습니다. 

실제로  배터리 업계에서는 전고체 배터리를 유력한 차세대 기술로 치켜세우고 있습니다. 산업통상자원부와 기업들의 투자로 이달 중 시작하는 45억3000만 원 규모의 ‘리튬기반 차세대 이차전지 성능고도화 및 제조기술개발사업’에서 지원하는 관련 연구만 8개이며  LG화학과 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 배터리 3사가 투자에 나서며 이번 전고체 배터리 사업이 미래 기술임을 증명했습니다.

 

 

목차

1.폭발 위험이 적은 전고체 배터리

2.리튬이온 배터리 vs 전고체 배터리

3.전고체 배터리 수명 안정성 높이다.

 

폭발 위험이 적은 전고체 배터리

현재 전기차에서 가장 많이 쓰이는 2차전지인 리튬이온 배터리는 전해질이 액체입니다. 고온에서 반응을 일으켜 가스로 변해 폭발할 위험이 있으며 화재나 폭발 가능성이 있으나 확률적으로는 정말 낮습니다.

전고체 배터리는 이런 폭발 위험이 상대적으로 현저히 낮습니다. 리튬이온 배터리는 전지 여러 개를 직렬로 연결해야 에너지 밀도가 높아져 공간이 많이 필요한 반면 전고체 배터리는 전지 하나에 전극과 고체 전해질을 층층이 연결해 크기가 현저히 줄어듭니다. 리튬이온 배터리에 들어가는 분리막 소재가 필요 없어 얇게 만들 수 있고 flexible한 전지를 만드는데 더 좋습니다.

리튬이온 배터리 vs 전고체 배터리

리튬이온 배터리의 장점인 상온에서 효율이 좋고 높은 전압을 내는 반면 전고체 배터리는 충격과 압력을 잘견디고 안정성이 높고 고용량을 저장 가능하다는 점이 다릅니다.

리튬이온 배터리의 단점은 충격과 고온, 고압에 약하고 화재 가능성이 있는 반면, 전고체 배터리는 이온 전도도가 낮고 황화물 전해질의 경우 유해가스가 나오는 단점이 있습니다. 

전고체 배터리는 위 언급한 것처럼 장점이 많지만 리튬이온 배터리에 비해 상용화되지 못했습니다. 액체 전해질처럼 전도도가 높은 소재를 발견하지 못해 에너지를 많이 저장할 수 있지만 충분한 출력을 내지 못하는 이유입니다.

처음 1980년대 제시됐으나 상용화 되지 못했고 도요타가 황화물 전해질을 사용한 배터리 시제품을 공개한 뒤로 다시 주목받기 시작했습니다.

현재 소재 후보는 황화물과 산화물, 고분자 3종입니다.

그 중 황화물 소재 개발이 가장 뛰어난데 일본이 주로 황화물 소재에 대해 연구를 합니다. 산화물은 세라믹의 딱딱한 재질 때문에 배터리 내 음극과 양극에 붙이기 어렵습니다.

고온에서 다른 재료에 비해 약한 것도 단점인 반면 황화물은 전도도가 높은 편이고 딱딱하지 않아 공정에 적용하기도 편하기 때문입니다.

 

전고체 배터리는 액체 전해질 수준으로 전도도를 높이는 것이 남은 숙제입니다. 

 

전고체배터리 관련주

에코프로비엠은 SK이노베이션을 통해 현대차의 E GMP 리튬이온배터리 양극재 공급이 계획되어 있습니다. 삼성 SDI와 협력 강화를 통해 전고체전지 공급이 성사된다면 전고체배터리 양극재 공급이 가능해질 것입니다.

​동화일렉트로라이트 모기업 동화기업은 전해액 업체인 파낙스이텍 인수를 통해 전해액 사업을 영위중인데 파낙스이텍은 삼성 SDI 중대형 전지 전해액 1차 공급업체입니다.

최근 고객사와 함께 전해액 배합기술을 응용해 전고체 전해질 배합에 성공했고 향후 삼성SDI 전고체 배터리 생산 확대될 경우, 수혜를 직접적으로 누릴 기업이 될 것입니다.

 

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